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銀河系異常輻射或是暗物質?暗物質究竟是否存在?

編輯: 路逍遙 關鍵詞: 宇宙探索 來源: 逍遙右腦記憶

【科技訊】8月28日消息,據媒體報道,在過去的半個世紀里,宇宙大爆炸理論很好地描述了我們觀測到的宇宙。這種宇宙論得到了許多觀測數據的支持,包括無處不在的宇宙輻射場、星系在天空中的分布情況和星系團的碰撞。但沒有一個理論能解釋暗物質究竟是什么,這真是物理學中一個尚未解決的巨大問題。

不過,根據歐空局普朗克衛星最新的觀測結果,尼爾斯•波爾研究所的科學家或許能比以往任何時候都更加接近解開暗物質的起源之謎。普朗克最新的觀測資料揭示出我們銀河系本身有非同尋常的輻射,這為我們理解宇宙中時間、空間和物質的基本性質打開了一扇新的窗戶。

來自哥本哈根大學尼爾斯•波爾研究所的宇宙學教授帕維爾•納塞格(Pavel Naselsky)說:“我們觀測到了來自銀河系中心的奇特輻射。通過不同的手段從雜亂的電磁波譜中分離出信號,我們能夠確定信號的波譜,該輻射信號來自于同步輻射。同步輻射是由高能電子和正電子圍繞銀河系中心磁場的磁感線做螺旋運動發出的,這一點強烈的表明正負電子來自于暗物質的湮滅。”

尼爾斯•波爾研究所的科學家通過計算指出,暗物質可能是由非常重的粒子組成的,大約是希格斯粒子質量的10倍、質子質量的1000倍。但暗物質有一個非常奇特的性質,那就是不與普通的物質相互作用。暗物質粒子通常非常分散,相互之間很少發生碰撞。

理論表明,在圍繞銀河系的中心區域有大量的暗物質聚集。我們有強有力的論證表明,暗物質粒子會在那里發生碰撞,在碰撞的過程中就可以產生電子和正電子。這些電子和正電子開始圍繞銀河系中心磁場的磁感線做螺旋運動,這樣就能發出非同尋常的同步輻射。

不過,一切還需要更多探索和研究才能確定暗物質存在的真實性。

在美國南達科他州進行的大型地下氙實驗探測器(LUX)是世界上最大的暗物質探測器,能夠探測到最微量的亞原子粒子。然而,尋找暗物質可不是一件簡單的事。到目前為止,探測器也只是捕獲了宇宙噪聲。

尋找暗物質的方法主要有三類:人工制造(在粒子加速器中)、間接檢測和直接檢測。最令人興奮的是最后一類,研究者試圖在野外捕捉WIMP。

LUX是新一代超敏感實驗的頂尖設備,主要探測 WIMP 與普通原子核的相互作用。這些檢測目標通常非常單一,例如,將原始的元素鍺或氙冷卻到極低溫度并且屏蔽來自外部的粒子,因為離散的粒子會以任何可能的方式潛入,所以就可以通過密切監測、精確統計闖入粒子的相互作用來確認真正的暗物質相互作用事件。這種相互作用非常弱,檢測起來卻困難重重。

暗物質可能和普通物質一樣的復雜。目前尋找暗物質的方法可能忽略了這種復雜性,比如暗物質生命,甚至暗物質化學。通過前面的方法,我們可能發現一種粒子,但只能解釋一小部分預期的暗物質。

此外,中國物理學家報告了PandaX暗物質探測器的最新結果,沒有發現暗物質信號。這一結果并不出人意料,比它更靈敏的美國LUX探測器也沒有發現暗物質信號。

PandaX是 “粒子和天體物理氙探測器”(Particle and Astrophysical Xenon Detector)的英文簡寫,是中國第一個大規模的惰性氣體暗物質探測實驗,運行在位于錦屏山二灘水電站的一個長17.5公里隧道中間,巖石深度 2400米,最大限度的減少宇宙射線對實驗的干擾。

實驗第一階段使用了125公斤級液氙,它的最終目標是建成噸量級的液氙暗物質探測裝置。


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